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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum
Aufrechterhalten eines festen Abstandes zwischen zwei
Gegenständen, beispielsweise einen Abstand zwischen einem
Magnetkopf und einer Platte. Insbesondere betrifft die
Erfindung eine Vorrichtung zum Aufrechterhalten einer festen
Neigung zwischen zwei Gegenständen sowie des Abstandes zwischen
ihnen.
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Eine Vorrichtung zum Aufrechterhalten eines festen Abstandes
zwischen einer Meßeinrichtung und einem zu messenden
Gegenstand ist, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. In der Figur
bezeichnet das Bezugszeichen "a" eine Laserlichtquelle, wie
einen He-Ne Laser; "b" eine paarige
Lichtempfangseinrichtung; und "c" die Oberfläche eines sich unter Messung
befindenden Gegenstandes.
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Licht, das von der Lichtquelle "a" ausgesendet wird, fällt
auf die Oberfläche "c", die gemessen werden soll, und wird
von der Oberfläche reflektiert. Das reflektierte Licht
trifft auf die paarigen Elemente b&sub1; und b&sub2; der
Lichtempfangseinrichtung "b". Wenn die Oberfläche "c" positioniert
ist, wie es durch eine durchgezogene Linie in der Figur
angegeben ist, ist das Ausgangssignal des Elements b&sub1; groß.
Wenn sie positioniert ist, wie es durch die strichpunktierte
Linie in der Figur angegeben ist, ist das Ausgangssignal des
Elements b&sub2; groß. Der vertikale Abstand zwischen der
Lichtempfangseinrichtung "b" und der Oberfläche "c" läßt sich aus
den Ausgangssignalen der paarigen Elemente b&sub1; und b&sub2; erfahren
werden. Beim Stand der Technik muß die Lichtquelle "a" in
bezug auf die Oberfläche "c" des Gegenstandes unter Messung
abgeschrägt sein, damit das reflektierte Licht zu der
Lichtempfamngseinrichtung "b" gerichtet wird. Um die
Meßgenauigkeit
zu erhöhen, sollte der Winkel θ des von der
Lichtquelle ausgesendeten Lichts vorzugsweise erhöht werden.
Hierfür muß der Abstand zwischen der Lichtquelle "a" und der
Lichtempfangseinrichtung "b" erhöht werden. Die
Lichtempfangseinrichtung "b" besteht aus zwei Elementen b&sub1; und b&sub2;,
und neigt daher dazu, voluminös zu sein. Wegen der zei
obigen Faktoren wird der Positionsdetektor notwendigerweise
voluminös. Die Neigung der Oberfläche "c" bewirkt häufig
einen großen Meßfehler.
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Ein bekannte Einrichtung, um die Neigung der Oberfläche, die
gemessen werden soll, zu korrigiern, ist, wie es in Fig. 2
gezeigt ist. Die Lichtempfangelemente b&sub3; und b&sub4; haben die
gleiche Größe und sind gleichbeabstandet von einer
Lichtquelle "a" angeordnet. Um die Neigung der Oberfläche "c" zu
korrigieren, wird die Oberfläche so bewegt, daß der
Unterschied zwischen den Ausgangssignalen der Elemente b&sub3; und b&sub4;
zu null wird.
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Jedoch kann diese Einrichtung nicht den Abstand zwischen den
Lichtempfangselementen und der zumessenden Oberfläche
messen. Somit ist keine der herkömmlichen Einrichtunggen fähig,
gleichzeitig den Abstand zwischen den Lichtempfangselementen
und der zu messenden Oberfläche und die Neigung der
Oberfläche zu korrigieren.
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Demgemäß ist es eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung,
einen Positionsdetektor zu schaffen, der eine kleine Größe
hat und der wenig durch eine Neigung eines Gegenstandes
unter Messung beeinflußt wird.
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Eine andere Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ist,
einen Positionsdetektor zu schaffen, der eine kleine Größe
hat und einen festgelegten Abstand zwischen einer
Lichtempfangseinrichtung und der Oberfläche eines sich unter Messung
befindenden Gegenstandes beibehalten kann und auch eine
Neigung der Oberfläche korrigieren kann.
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US-A-4358960 offenbart einen optischen Nähesensor. US-A-
4488813 offenbart einen optischen Sensor mit Ausgleich des
Reflexionsvermögens.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Positionsdetektor
geschaffen, der umfaßt: lichtaussendende Einrichtungen zur
Bestrahlung einer Oberfläche eines Gegenstandes dessen
Position gemessen werden soll, Lichtempfangseinrichtungen und
eine Bewegungseinrichtung, um den Abstand zwischen der
Oberfläche und den Lichtempfangseinrichtungen gemäß einem
Eingang zu ändern, gekennzeichnet durch eine Recheneinrichtung
zum Berechnen einer Korrekturgröße für die Eingabe in die
Bewegungseinrichtung, um die Abstände zwischen der
Oberfläche und der Lichtempfangseinrichtungen zu korrigieren, wobei
die Korrekturgröße auf der Grundlage eines Unterschiedes
zwischen den Ausgangssignalen der Lichtempfangseinrichtungen
berechnet wird, die lichtaussendenden Einrichtungen umfassen
eine erste und zweite lichtaussendende Einrichtung, und die
Lichtempfangseinrichtungen umfassen einen ersten und zweiten
Lichtempfänger zum Empfangen von von der Oberfläche
reflektiertem Licht, wobei der Abstand zwischen den zwei
Lichtempfängern, wenn man in einer im wesentlichen zu der
Oberfläche senkrechten Richtung mißt, wenn sich der Detektor in
seiner Betriebsposition befindet, größer als der Abstand
zwischen der Oberfläche und einem der Lichtempfänger ist,
der näher an der Oberfläche ist, so daß ein maximaler
Unterschied zwischen den Ausgangssignalen der zwei Lichtempfänger
geliefert wird.
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Andere Zielsetzungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden offensichtlich, wenn die folgende, detaillierte
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
sorgfältig gelesen wird, in denen:
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Fig. 1 ein erläuterndes Diagramm ist, das eine Anordnung
eines herkömmlichen Positionsdetektors zeigt, der
einen Abstand von einer Lichtempfangseinrichtung
zu der Oberfläche eines zu messenden Gegenstandes
korrigieren kann;
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Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung ist, das eine andere
Anordnung eines herkömmlichen Positionsdetektors
zeigt, der eine Neigung einer gemessenen
Oberfläche korrigieren kann;
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Fig. 3 ein Diagramm ist, das schematisch und in Blockform
eine erste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt, in der ein Positionsdetektor der
Erfindung in eine optomagnetische Aufzeichnungs-
/Wiedergabevorrichtung eingebaut ist;
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Fig. 4(a) ein Diagramm ist, das einen Schlüsselteil der
Aufzeichnungs-/Wiedergabevorrichtung der Fig. 3
zeigt;
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Fig. 4(b) eine Draufsicht ist, die die in der Vorrichtung
der Fig. 3 verwendete Lichtempfangseinrichtung
zeigt;
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Fig. 5 eine grafische Darstellung ist, die die Beziehung
zwischen einem Ausgangsleistungssignal P jeder
Lichtempfangseinrichtung und zu einem Abstand H
von der Lichtempfangseinrichtung zu der Oberfläche
eines zu messenden Gegenstandes zeigt;
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Fig. 6 ein Schaltungsdiagramm ist, das eine
Recheneinrichtung zeigt, die in der
Aufzeichnungs-/Wiedergabevorrichtung der Fig. 3 verwendet wird;
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Fig. 7(a) bis 9(b)
Diagramme sind, die zur Erläuterung einer
Positionserfassung zweckmäßig sind, wenn eine gemessene
Oberfläche geneigt ist; und
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Fig. 10 ein Diagramm ist, das eine zweite Ausführungsform
eines Positionsdetektors gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und Fig. 4(a) und 4(b)
beschrieben. In der Ausführungsform ist ein Positionsdetektor
gemäß der vorliegenden Erfindung in eine optomagnetische
Aufzeichnungs-/Wiedergabevorrichtung eingegliedert. In der
Vorrichtung wird der Positionsdetektor verwendet, einen
festen Abstand zwischen einem Magnetkopf und einer Platte
aufrechtzuerhalten.
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In diesen Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen
Magnetkopfabschnitt zum Entwickeln eines äußeren Magnetfeldes;
2 einen optischen Kopfabschnitt, um einen Laserstrahl
auszusenden und einen reflektierten Laserstrahl zu erfassen; 3
einen Servosteuerabschnitt, um in dem optischen
Kopfabschnitt 2 einen Fokussierungsservo auszuführen; 4 eine
Platte, die eine zu messende Oberfläche hat; 5 und 5'
Photodetektoren; und 6 eine Recheneinrichtung, zum Berechnen einer
Korrekturgröße aus dem Unterschied zwischen den
Ausgangssignalen der zwei Photodetektoren 5 und 5'.
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In den Magnetkopfabschnitt 1 ist ein Magnetkopf 11 zusammen
mit einer magnetischen Betätigungsspule 12, die als eine
Bewegungseinrichtung arbeitet, an einer Blattfeder 13
befestigt. Beide Enden der Blattfeder 13 werden von dem Block 14
gehalten. Als ein Ergebnis ist der Magnetkopf 11 auf einen
neutralen Punkt vorbelastet. Ein Joch 15 und ein Magnet 16
sind an dem Block 14 befestigt. Die Bewegungseinrichtung 12
ist in einem Magnetkreis angeordnet, der von dem Joch 15 und
dem Magnet 16 gebildet ist.
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Stütztische 11' und 11", die sich von einem einzelnen
Element durchgehend erstrecken, sind auf beiden Seiten des
Magnetkopfes 11 angeordnet. Photodetektoren 5 und 5", die
einander physikalisch und elektrisch gleich sind, sind auf
dem Stütztisch 11' bzw. 11" vorgesehen. Der Photodetektor 5
enthält eine lichtaussendende Einrichtung 5a und eine
Lichtempfangseinrichtung 5b. Der Photodetektor 5' enthält
ebenso eine lichtaussendende Einrichtung 5a' und eine
Lichtemfpangseinrichtung 5b'. Wie es am besten in Fig. 4(a)
dargestellt ist, liegen die Photodetektoren 5 und 5' einer
Oberfläche der Platte 4 gegenüber. Von diesen Detektoren ist
der Detektor 5 von der Platte mit einem Abstand H getrennt,
wenn man ihn in der senkrechten Richtung betrachtet (das
heißt, wenn man in einer im wesentlichen zu der normalen
Oberflächenlage der Platte senkrechten Richtung betrachtet),
und der Detektor 5' ist von der Platte um die Summe aus dem
Abstandes H und einem weiteren Abstand L getrennt. Ein von
der lichtaussendenden Einrichtung 5a ausgesendetes
Lichtbündel wird von der Oberfläche der Platte 4 reflektiert und
erreicht eine Ebene, die die Lichtempfangseinrichtung 5b
enthält, und bestrahlt einen kreisförmigen Bereich 5c, der
in Fig. 4(b) gezeigt ist. Ein Lichtbündel, das von der
lichtaussendenden Einrichtung 5a' ausgesendet wird, wird
ebenfalls von der Oberfläche der Platte 4 reflektiert und
erreicht eine Ebene, die die Lichtempfangseinrichtung 5b'
enthält, und bestrahlt einen kreisförmigen Bereich 5c', der
in Fig. 4(b) gezeigt ist. Jede der
Lichtempfangseinrichtungen 5b und 5b' erzeugt ein Ausgangssignal, das von der
Intensität des reflektierten Lichts abhängt, und gibt es an
die Recheneinrichtung 6. Dann liefert die Recheneinrichtung
6 einen Ansteuerstrom an die Bewegungseinrichtung 12. Der
Ansteuerstrom wird null, wenn der Abstand zwischen dem
Magnetkopf 11 und einer vertikalen, magnetischen Schicht 4a
der Platte 4 passend ist (das heißt, ein vorbestimmter
Abstand ist). Die Polarität und der Wert des Ansteuerstroms
ändert sich oder variiert gemäß einer Verschiebung des
Kopfes in der vertikalen Richtung. Dies wird im einzelnen
nachfolgend beschrieben.
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Wenn der Bewegungseinrichtung 12 kein Ansteuerstrom
Zugeführt
wird, ist der Magnetkopf 11 in der neutralen Position.
Wenn der Bewegungseinrichtung 12 der Ansteuerstrom zugeführt
wird, bewegt sich der Magnetkopf 11 in eine voreingestellte
Position (in Richtung des Pfeils A in Fig. 3) gemäß der
Richtung und der Größe des Ansteuerstroms. Die
Photodetektoren 5 und 5' werden zusammen mit dem Magnetkopf 11 bewegt,
weil solche Bauteile durch die Stütztische 11' und 11"
miteinander gekoppelt sind. Der Abstand von der Platte 4 zu den
Photodetektoren 5 und 5', wenn man in der vertikalen
Richtung blickt, und der Abstand zwischen den Photodetektoren
und dem Magnetkopf 11, wenn man ebenfalls in der vertikalen
Richtung blickt, sind vorgegeben, so daß der Ansteuerstrom,
der von der Recheneinrichtung 6 zugeführt wird, bei einem
optimalen Abstand zwischen dem Magnetkopf 11 und der
vertikalen, magnetischen Schicht 4a null wird.
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In dem optischen Kopfabschnitt 2 wird ein Laserstrahl, der
von einem Halbleiterlaser 21 ausgesendet wird, durch einen
Strahlteiler 22 übertragen und wird in Richtung zu der
Platte 4 mittels einer Objektivlinse 23 gesammelt. Ein von
der vertikalen, magnetischen Schicht 4a der Platte 4
reflektierter Laserstrahl wird durch ein Plattensubstrat 4b
hindurch übertragen und von der Objektivlinse 23 gesammelt.
und wird dann durch den Strahlteiler 22 zu dem
Fokussierungsfehler-Erfassungsabschnitt 24 gelenkt. Der
Fokussierungsfehler-Erfassungsabschnitt 24 erzeugt ein
Fokussierungsfehlersignal durch beispielsweise ein astigmatisches
Verfahren und gibt es an den Servosteuerabschnitt 3 aus. Die
Objektivlinse 23 ist an einer Betätigungsspule 25 für das
Objektiv befestigt. Die Objektivlinse 23 wird in Richtung
des Pfeils B in Fig. 3 gemäß der Richtung und Größe eines
Ansteuerstroms bewegt, der der Betätigungsspule 25 zugeführt
wird.
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In dem Servosteuerabschnitt 3 erzeugt eine
Fokussierungsservoeinheit 31 ein Servosignal, indem als Eingang in sie
ein Fokussierungsfehlersignal verwendet wird, und gibt es an
eine Fokussierungsansteuereinheit 32 aus. Die Einheit 32
erzeugt einen Ansteuerstrom für den Fokussierungsservo, der
sich gemäß dem Servosignal ändert, und führt ihn der
Betätigungsspule 25 zu. Die Betätigungsspule 25 bewegt die
Objektivlinse 23 in eine Richtung, um einen
Fokussierungsfehler gemäß dem ihr zugeführten Ansteuerstorm zu korrigieren.
Auf diese Weise arbeitet die Servosteuerung so, daß ein
fester Abstand zwischen der Platte 4 und der Objektivlinse
23 beibehalten wird.
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Wie es in Fig. 4(b) gezeigt ist, bestrahlt die
lichtaussendende Einrichtung 5a des Photodetektors 5 die zu messende
Oberfläche der Platte 4 mit einem kreisförmigen Bereich 5c,
dessen Radius von dem Abstand von der Platte 4 abhängt. Das
gleiche gilt für den Photodetektor 5'. Ein Teil des von der
Platte 4 reflektierten Lichts fällt auf die
Lichtempfangseinrichtung 5b und 5b' auf und wird von ihnen erfaßt, die
wiederum Ausgangssignale erzeugen, die die Größe an
erhaltenem Licht wiedergeben.
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Die vorliegende Ausführungsform verwendet die gepaarten
Lichtempfangseinrichtungen der Fig. 1 nicht, von denen jede
reflektiertes Licht empfängt, wenn sich eine Platte an einer
unterschiedlichen Stelle oder Abstand befindet. Deshalb
können die Winkel der Lichtbündel, die von den
lichtaussendenden Einrichtungen 5a und 5a' ausgesendet werden, klein
sein. Der Abstand zwischen jeder lichtaussendenden
Einrichtung 5a und 5a' und jeder Lichtempfangseinrichtung 5b und
5b' kann ebenfalls klein sein. Als ein Ergebnis kann die
Größe der Photodetektoren verringert werden.
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Ein grafische Darstellung einer Beziehung zwischen einer
Ausgangsleistung B von jeder Lichtempfangseinrichtung 5b und
5b' und dem Abstand H von der Platte 4 zu jedem
Photodetektor ist, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. In der grafischen
Darstellung stellt die Ordinate die Ausgangsleistung P der
Lichtempfangseinrichtung dar und die Abszisse stellt den
Abstand H dar. Eine Kurve (1) zeigt eine Änderung der
Ausgangsleistung B des Photodetektors 5 an, der näher an der
gemessenen Oberfläche oder Platte ist. Theoretisch sollte
die Ausgangsleistung P größer werden, wenn der Abstand H
zwischen dem Photodetektor 5 und der gemessenen Oberfläche
kleiner wird. Tatsächlich jedoch fällt sie plötzlich ab,
wenn der Abstand H zu klein ist. Insbesondere fällt, wenn H
= 0, kein reflektiertes Licht auf den Photodetektor und P =
0. Der Grund hierfür ist, daß, wenn der Photodetektor zu
nahe an der gemessenen Oberfläche ist, das reflektierte
Licht kaum auf die Lichtempfangseinrichtung auffällt.
Demgemäß beginnt die Kurve (1) von einem Ursprung 0, hat bei Ho
eine Spitze und fällt dann nach und nach ab. Eine Kurve (2)
zeigt eine Änderung der Ausgangsleistung P der
Lichtempfangseinrichtung 5b' an, die weiter von der gemessenen
Oberfläche entfernt ist. Das Profil der Kurve (2) ähnelt dem der
Kurve (1), aber ist als Ganzes nach links um die Strecke L
verschoben, da der Abstand der Lichtempfangseinrichtung 5b'
von der gemessenen Oberfläche H+L ist.
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Der Unterschied zwischen den Kurven (1) und (2) liefert die
Kurve (3). Wenn der Wert L zu klein ist, nähern sich die
Kurven (1) und (2) einander. Bei einer solche Bedingung kann
der Unterschied zwischen den Kurven (1) und (2) kaum erfaßt
werden. Um dies zu vermeiden, sind die Abstände der
Detektoren in einem Zustand festgelegt, wo vorzugsweise L > Ho ist.
Indem der derart erhaltene Wert der Kurve (3) für ein
Servosignal verwendet wird, wird der Magnetkopf 11 dadurch
bewegt, um einen festen Abstand zwischen dem Magnetkopf 11 und
der gemessenen Oberfläche 4 beizubehalten. Wenn in diesem
Fall eine Position des Magnetkopfes 11 relativ zu den
Photodetektoren 5 und 5' so ausgewählt wird, daß sie einen
optimalen Abstand zwischen dem Magnetkopf 11 und der gemessenen
Oberfläche liefert, kann ein Magnetfeld, das ausreichend
groß ist, Daten in der vertikalen, magnetischen Schicht 4a
aufzuzeichnen, beständig sogar sichergestellt werden, wenn
sich der vertikale Abstand aufgrund eines Auslenkens der
Platte in der vertikalen Richtung ändert.
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Fig. 6 zeigt eine Schaltungsanordnung der Recheneinrichtung
6, die in diesem Fall verwendet wird. Die Ausgangssignale
der Lichtempfangseinrichtungen 5b und 5b' sind mit einem
Komparator 61 der Recheneinrichtung 6 verbunden, der einen
Unterschied zwischen den Ausgangssignalen erfaßt. Ein
Ausgangssignal des Komparators 61 wird einer
Fokussierungsverriegelungs-Erfassungseinrichtung 62 zugeführt, die ein
Operationsverstärker sein kann. Die Einrichtung 62 überwacht
fortlaufend das Servosignal, wie es durch die Kurve (3)
dargestellt ist. Wenn das Servosignal in einem
Servohereinziehbereich ist, schaltet die Fokussierungsverriegelungs-
Erfassungseinrichtung 62 den Schalter 63 ein und schaltet
den Schalter 64 aus. Das Ausgangssignal des Komparators 61
ist auch mit der Bewegungseinrichtung 12 über den Schalter
63 gekoppelt. Eine Rampenspannung VR wird umgekehrt und eine
Leistungstreiberstromquelle 65 eingegeben und über den
Schalter 64 an die Bewegungseinrichtung 12 angelegt. Der
Grund, warum die Rampenspannung umgekehrt wird, ist, daß die
Richtung des Magnetkopfservo zu der des Servo für das
optische System entgegengesetzt ist.
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Das Hereinziehen des Servosignals wird zuerst beschrieben.
Um zu beginnen, wird die Rampenspannung VR in einem Zustand
mit offener Schleife eingegeben (in einem Zustand, wo der
Schalter 63 ausgeschaltet ist) und wird über den Schalter 64
der Bewegungseinrichtung 12 eingegeben. Durch Anwendung der
Rampenspannung VR wird die Bewegungseinrichtung 12 bis zu
einem Punkt zwangsbewegt, wo sie von der gemessenen
Oberfläche 4 am weitesten entfernt ist. Dann wird sie nach
und nach in Richtung zu der gemessenen Oberfläche 4 bewegt.
Wenn erfaßt worden ist, daß die Fokussierungsverriegelungs-
Erfassungseinrichtung 62 in einen
Fokussierungshereinziehbereich fällt, wird der Schalter 64 ausgeschaltet und
gleichzeitig wird der Schalter 63 eingeschaltet, um die
Schleife zu schließen. Für das Hereinziehen des Servo für
das optische System wird die Objektivlinse 23 nach und nach
in Richtung zu der Platte von dem am weitesten entfernten
Punkt von der Platte mit einer Rampenspannung bewegt, die
die zu der Rampenspannung VR entgegengesetzte Polarität hat.
Ein Nulldurchgangspunkt des Fokussierungsfehlersignals oder
dessen Nachbarschaft wird in einer ähnlichen Weise erfaßt,
und der Servobetrieb wird hereingezogen. Aus diesem Grund
ist die Rampenspannung für das Servohereinziehen des
optischen Systems umgekehrt und wird für das Servohereinziehen
des Magnetkopfes verwendet.
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Alternativ ist ohne die
Fokussierungsverriegelungs-Erfassungseinrichtung 62 und zu dem Zeitpunkt des
Servohereinziehens des optischen Systems der Schalter 63 eingeschaltet,
während der Schalter 64 ausgeschaltet ist. Der Grund für
diese alternative Ausgestaltung ist, daß der Hereinziehpunkt
des Servo für das optische System nicht immer mit dem
optimalen Servohereinziehpunkt des Magnetkopfes zusammenfällt,
aber es besteht eine große Wahrscheinlichkeit, daß der
optimale, optische Servohereinziehpunkt zusammenfällt.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird bevorzugt, daß
eine elektrische Einrichtung verwendet wird, um die
Verstärkung von einem der Lichtempfangselemente gleich
derjenigen des anderen zu machen. Dies kann ohne weiteres
durchgeführt werden, indem ein veränderbarer Widerstand oder ein
Verstärker mit veränderbarer Verstärkung mit dem Ausgang von
einem der Lichtempfangselemente gekoppelt wird.
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Der Magnetkopf erwärmt sich, wenn er in Betrieb ist. Wegen
der erzeugten Wärme ändert sich die Temperatur der
Lichtempfangselemente, so daß ein Dunkelstrom erzeugt wird, der
bewirkt, daß die Ausgangssignale der Lichtempfangselemente
möglicherweise driften. Demgemäß ändert sich, wenn die
Verstärkung von einem der Lichtempfangselemente eingestellt
wird, seine Dunkelstromkomponente, und ihr Abgleich mit dem
des anderen Lichtempfangselements wird verloren. Als ein
Ergebnis erscheint der Fehlabgleich in der Form einer
Versetzungskomponente in dem Differenzausgangssignal. Der
Dunkelstrom als die Gleichstromkomponente kann derart entfernt
werden, daß Licht, das von jedem Licht aussendenden Element
ausgesendet wird, moduliert wird, und seine
Amplitudenkomponente durch eine Wechselstromkopplungseinrichtung gewonnen
wird.
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Der neutrale Punkt des Magnetkopfes 11 wird vorzugsweise bei
dem optimalen Abstand zwischen dem Kopf und der Platte
angeordnet. Jedoch wird eine geringe Versetzung der
Fokussierung aufgrund der Streuung hervorgerufen, die durch Wärme
bewirkt wird. In einem solchen Fall wird eine
Versetzungsspannung an eines der Ausgangssignale der
Photodetektoren 5 und 5' angewendet. Wenn eine erscheinende
Fehlerspannung null wird, ist der Abstand des Magnetkopfes 11 zu
der Platte auf einen optimalen Abstand eingestellt worden.
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In einem normalen Servozustand werden die Ausgangssignale
der Lichtempfangseinrichtungen 5b und 5b' an den Komparator
61 in der Recheneinrichtung 6 gegeben. Der Komparator 61
erzeugt ein Ausgangssignal, das für einen Unterschied
zwischen den Ausgangssignalen der Lichtempfangseinrichtungen 5b
und 5b' repräsentativ ist. Das Ausgangssignal des
Komparators 61 wird über den Schalter 63 an die
Bewegungseinrichtung 12 angelegt. Infolgedessen wird der Magnetkopf 11 in
Richtung des Pfeils A in Fig. 3 bewegt, um dadurch den
Abstand zwischen dem Magnetkopf 11 und der gemessenen
Oberfläche auf einem festen Abstand zu halten.
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Eine Lageerfassung, wenn die gemessene Oberfläche 4 schräg
ist, wird unter Bezugnahme auf die Fig. 7(a) bis 9(b)
beschrieben.
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In diesen Figuren ist die gemessene Oberfläche 4, wenn sie
von links nach rechts aufwärts geneigt ist, mit 4'
beschrieben. Wenn sie nach unten von links nach rechts geneigt
ist, ist sie mit 4" beschrieben. Die oberen Zeichen (+) und
(-) am unteren Abschnitt der Fig. 7(a) bis 9(b) geben
Änderungen des vertikalen Abstandes von den
Lichtempfangseinrichtungen zu der gemessenen Oberfläche an. Die unteren
Zeichen (+) und (-) geben Änderungen der Positionen des
reflektierten Lichts in Richtung zu der Lichtempfangseinrichtung,
die sich durch eine Neigung der Platte ergeben, in Größen
der Änderungen der vertikalen Abstände an.
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Die Fig. 7(a) und 7(b) zeigen einen Fall, wo die
lichtaussendenden Einrichtungen 5a und 5a' und die
Lichtempfangseinrichtungen 5b und 5b' auf einer Linie ausgerichtet sind,
und die Licht aussendenden Einrichtungen und die
Lichtempfangseinrichtungen sind abwechselnd angeordnet. In Fig. 7(a)
wird angenommen, daß, wenn die gemessene Oberfläche 4 nicht
geneigt ist, die Objektivlinse fokussiert ist. Unter dieser
Bedingung ist die Größe des auf das Lichtempfangselement 5b
einfallenden Lichts gleich derjenigen des auf das
Lichtempfangselement 5b' auffallenden Lichts. Das Ausgangssignal von
jedem Lichtempfangselement ist in Fig. 5 an dem Punkt S.
Genauer gesagt erreicht die Ausgangsleistung des
Photodetektors 5b, der näher an der gemessenen Oberfläche ist, noch
nicht seine Spitze, wie es durch die Kurve (1) angegeben
ist. Er erreicht die Spitze, wenn der Abstand zwischen dem
Photodetektor 5b und der gemessenen Oberfläche gleich Ho
ist. Zu diesem Zeitpunkt ist die Menge an reflektiertem
Licht, das auf den Photodetektor 5b auffällt, maximal. Am
Punkt S ist das auf dem Photodetektor 5b auffallende Licht
maximal. Am Punkt S ist die Einfallsposition des
reflektierten Lichts näher an der Lichtempfangseinrichtung 5a als am
Punkt Ho, so daß die Lichtmenge teilweise entfernt ist,
wodurch eine mit dem Punkt S in Fig. 5 vergleichbare
Lichtmenge geliefert wird.
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Die Ausgangsleistung des Photodetektors 5b' hat das Profil
von (2) in Fig. 5, weil, da das reflektierte Licht von der
gemessenen Oberfläche divergiert, das reflektierte Licht
stärker von der lichtaussendenden Einrichtung gestreut wird,
wenn es auf den Photodetektor 5b' auffällt, und daher die
Menge an verlorenem Licht zunimmt.
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Wenn die gemessene Oberfläche in bezug auf die
Lichtempfangselemente 5b und 5b', die derart aufgereiht sind,
geneigt ist, wie es durch die Linie 4' in Fig. 7(a) angegeben
ist, wird das reflektierte Licht, das in Richtung zu dem
Lichtempfangselement 5b gerichtet ist, in eine Richtung zu
dem lichtaussendenden Element 5a abgelenkt, wie es durch
eine unterbrochene Linie angegeben ist. Demgemäß nimmt die
Amplitude des Ausgangssignals des Lichtempfangselements 5b
ab. Dies ist zu einer solchen Situation äquivalent, wo sich
der Photodetektor 5 näher zu der gemessenen Oberfläche
bewegt, wie es aus der Kurve (1) in Fig. 5 zu erkennen ist.
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In bezug auf den Photodetektor 5' ändert das von der
gemessenen Oberfläche 4' reflektierte Licht seinen Weg von dem
Weg einer durchgezogenen Linie zu dem Weg einer
unterbrochenen Linie, und daher wird das reflektierte Licht in eine
Richtung näher zu dem Lichtempfangselement 5b' abgelenkt.
Unter dieser Bedingung nimmt die Menge an reflektiertem, auf
das Lichtempfangselement auffallenden Licht zu. Wie man aus
der Kurve (2) in Fig. 5 erkennt, ist dies einer solchen
Situation äquivalent, wo sich der Photodetektor 5' näher zu
der gemessenen Oberfläche bewegt.
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Somit erzeugen beide Photodetektoren Ausgangsleistungen, die
mit den Leistungen vergleichbar sind, die durch die
Detektoren erzeugt werden, wenn die Detektoren näher an die
gemessene Oberfläche gelangen. Mit solchen Leistungen steuert das
Servosystem den Magnetkopf 11 so, daß er weiter von der
gemessenen Oberfläche 4 entfernt wird.
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Bei dem in Fig. 7(b) gezeigten Fall ist die gemessene
Oberfläche in der zu dem Fall der Fig. 7(a) entgegengesetzten
Richtung geneigt. Das einfallende Licht, das auf das
Lichtempfangselement
5b auffallen soll, divergiert in einer
Richtung von dem Lichtempfangselement 5a fort, wie es durch eine
unterbrochene Linie angegeben ist, und demgemäß nimmt die
Leistung des Lichtempfangselements 5b ab. Dies ist zu einer
solchen Situation äquivalent, wo sich der Photodetektor 5
über einen größeren Abstand von der gemessenen Oberfläche
fortbewegt. Das gleiche gilt für den Photodetektor 5', und
demgemäß nimmt die Ausgangsleistung des
Lichtempfangselements 5b ab. Dies ist einer solcher Situation äquivalent, wo
sich der Photodetektor 5 um einen größeren Abstand von der
gemessenen Oberfläche fortbewegt. Unter dieser Bedingung
arbeitet das Servosystem, den Magnetkopf in Richtung zu der
gemessenen Oberfläche zu bewegen.
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Somit wird eine Versetzungskomponente dem
Fokussierungsfehler als das Ergebnis der Neigung der gemessenen Oberfläche 4
überlagert, wodurch sich kein optimaler Betrieb ergibt.
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In den Fällen der Fig. 8(a) und 8(b) sind anders als in den
Fällen der Fig. 7(a) und 7(b) die lichtaussendenden
Einrichtungen 5a und 5a' auf der Innenseite der
Lichtempfangseinrichtung angeordnet.
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In dem Fall der Fig. 8(a) ähnelt die Divergenz des auf das
Lichtempfangselement 5b auffallenden, reflektierten Lichts
derjenigen im Fall der Fig. 7(a). Demgemäß nimmt die
Ausgangsleistung des Lichtempfangselements 5b ab. Dies ist
einer solchen Situation äquivalent, wo sich der
Photodetektor 5 in einen geringen Abstand in Richtung zu der
gemessenen Oberfläche bewegt. Im Gegensatz fällt das auf das
Lichtempfangselement 5b' auffallende, reflektierte Licht an einer
Stelle auf, die von dem Lichtempfangselement 5a' weiter
entfernt ist, wie in dem Fall, wo sich der Photodetektor 5
einen größeren Abstand von der gemessenen Oberfläche
fortbewegt. Dann nimmt die Ausgangsleistung des
Lichtempfangselements 5b' ab. Insbesondere nehmen die Ausgangsleistungen
beider Lichtempfangselementen 5b und 5b' ab, und eine solche
parallele Abnahme wird bis zu einem gewissen Maß durch den
Komparator 61 aufgehoben. Infolge dessen wird die
nachteilige Wirkung durch die Neigung der gemessenen Oberfläche
vernachlässigbar.
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In dem Fall der Fig. 8(b) nehmen die Ausgangsleistungen
beider Photodetektoren im Gegensatz zu dem Fall der Fig.
8(a) zu. Eine solche parallele Zunahme der Leistungen wird
ebenfalls durch den Komparator 61 aufgehoben.
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In den Fällen der Fig. 9(a) und 9(b) sind die
Lichtempfangselemente 5b und 5b' auf der Innenseite der
lichtaussendenden Elemente 5a und 5a' angeordnet, und demgemäß ist
die Anordnung solcher Elemente umgekehrt zu derjenigen in
Fig. 8(a) und 8(b). In dem Fall der Fig. 9(a) und 9(b)
ändern sich die Ausgangsleistungen der Photodetektoren 5 und
5' in derselben Richtung. Demgemäß werden die
Änderungskomponenten durch den Komparator 61 aufgehoben.
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Wie man aus der vorstehenden Beschreibung sieht, kann ein
Positionsdetektor, der gering durch die Neigung der
gemessenen Oberfläche beeinflußt wird, durch eine solche
Anordnung ausgeführt werden, daß die zwei lichtaussendenden
Einrichtungen und zwei Lichtempfangseinrichtungen auf einer
Linie angeordnet werden und die lichtaussendenden
Einrichtungen auf der Innenseite der Lichtempfangseinrichtungen und
umgekehrt angeordnet werden.
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In der bisherigen Beschreibung ist der Positionsdetektor der
Erfindung in der optomagnetischen
Aufzeichnungs-/Wiedergabevorrichtung eingebaut, und arbeitet, um den Abstand zwischen
dem Magnetkopf und der Platte konstant zu halten. Es sollte
für den Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet auch
offensichtlich sein, daß der Positionsdetektor dieser Erfindung
bei irgendeiner anderen Vorrichtung derart anwendbar ist,
bei der ein Abstand zwischen zwei Elementen, die relativ
zueinander angeordnet sind, konstant gehalten werden muß.
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Fig. 10 ist ein Diagramm, das eine zweite Ausführungsform
eines Positionsdetektors gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt. Bei einer solchen Ausführungsform sind die
Photodetektoren 5 und 5' symmetrisch auf beiden Seiten einer
gemessenen Bezugsebene 7 angeordnet und an einem Basisteil 8
befestigt. Eine solche Anordnung kann verwendet werden, um
einen konstanten Abstand zwischen der gemessenen Bezugsebene
7 und der gemessenen Oberfläche zu halten, die unmittelbar
über der Ebene 7 angeordnet ist, und kann daher die
Zielsetzungen der Erfindung zufriedenstellender erreichen.
geordnet sind.